As estrelas - Prof Alexandre Zabot

Astrofísica Geral
Tema 10: As estrelas
Alexandre Zabot
Índice
1
Medidas diretas fundamentais
2
Medidas indiretas fundamentais
3
Classificação espectral
4
Bibliografia
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
2 / 30
Tema 10: As e
Índice
1
Medidas diretas fundamentais
2
Medidas indiretas fundamentais
3
Classificação espectral
4
Bibliografia
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
3 / 30
Tema 10: As e
4 / 30
Tema 10: As e
Magnitude aparente
Sistema natural criado por Hiparco (190 a.C)
▶
▶
▶
Estrela mais brilhante: 1
Estrela mais fraca: 6
Atenção: escala invertida
Sol: -26.74
Lua cheia: -12.6
Sirius (estrela mais brilhante): -1.45
Vega: 0.00
estrelas mais fracas visíveis a olho nu: 6 a 7
estrela mais fraca visível por telescópio da Terra: 25
O brilho do céu limita o telescópio
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
Magnitude aparente
(
Escala logarítmica:
▶
▶
∆m = 1
∼ 300× mais brilhante
Vega é o padrão
Alexandre Zabot
m1 − m2 = −2.5 log10
F1
F2
)
mvega ≡ 0
Astrofísica Geral
5 / 30
Tema 10: As e
6 / 30
Tema 10: As e
Magnitude aparente – banda
Medimos a quantidade de luz somente numa faixa do espectro.
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
Magnitude aparente – filtro
Filtros de cores Johnson-Morgan.
Bandas fotométricas U, B, V, R e I de Johnson-Morgan,
clássicas na Astrofísica.
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
7 / 30
Tema 10: As e
Magnitude bolométrica
Um filtro mede só um “pedaço” do
espectro
Às vezes precisamos de toda a luz
Não é possível medir de uma só vez
Tabelas de conversão de filtros
A magnitude bolométrica mede a luz no
espectro inteiro.
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
8 / 30
Tema 10: As e
Cor
As diferenças de cor entre as estrelas são reflexo da diferença nos espectros.
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
9 / 30
Tema 10: As e
Índice de cor
Os índices U − B e B − V podem determinar a
temperatura de uma estrela.
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
Espectros de corpo negro de 10 e 5 mil
K contra as curvas dos filtros U, B e V.
10 / 30
Tema 10: As e
Distância
A paralaxe nos permite medir distâncias com uma grande precisão.
d=
r
tan α
Medimos a distância de estrelas próximas
aproveitando a órbita da Terra.
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
11 / 30
Tema 10: As e
12 / 30
Tema 10: As e
Unidades de distância astronômica
Os astrônomos utilizam três unidades:
Unidade astronômica (UA)
▶
▶
Distância da Terra ao Sol
1.496 × 108 km
Ano-luz (ly)
▶
▶
Distância que a luz percorre em 1 ano
9.46 × 1012 km
Parsec (pc)
▶
▶
Distância de uma estrela com paralaxe
de 1”
1 pc = 206265 UA = 3.26 ly
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
Definição do Parsec.
Limite da paralaxe trigonométrica
Atualmente dmax ≈ 100 pc
(326 anos-luz).
Satélites Hiparcos e Tycho
Futuro: Gaia (ESA) –
1000 pc e 1 bilhão de
estrelas
Evolução na precisão dos catálogos ao longo da
história da Astrofísica.
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
13 / 30
Tema 10: As e
14 / 30
Tema 10: As e
Índice
1
Medidas diretas fundamentais
2
Medidas indiretas fundamentais
3
Classificação espectral
4
Bibliografia
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
Unidades de radiação
Luminosidade (Energia/Tempo)
Fluxo (Luminosidade/Área)
F=
L
4πr2
O fluxo cai com o quadrado da distância.
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
15 / 30
Tema 10: As e
16 / 30
Tema 10: As e
Magnitude absoluta
A magnitude aparente depende da distância
Impede de comparar diretamente as estrelas
Distância padrão: 10 pc
Considere a mesma estrela a duas distâncias: r e 10 pc.
A diferença de magnitude nas duas situações será:
M − m = −2.5 log F/f →
M − m = −2.5 log
L/(4πr2 )
→
L/(4π102 )
M − m = −2.5 log 102 /r2 →
M − m = −2.5 × (2(1 − log r))
∴ m − M = 5 log r − 5
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
Magnitude absoluta
Representação de como veríamos a constelação do Cão Maior se todas as estrelas estivessem à
mesma distância de nós: 10 pc.
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
17 / 30
Tema 10: As e
Temperatura Efetiva
Temperatura efetiva, ou temperatura de corpo-negro, para o Sol (5777 K) é a temperatura que
um corpo-negro do mesmo tamanho deve ter para igualar o fluxo.
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
18 / 30
Tema 10: As e
Temperatura Efetiva
Espectros mais complexos, como este de uma estrela similar a Vega que possui um intensa
banda de absorção de Balmer, pode ser um desafio a ajuste com corpo-negro.
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
19 / 30
Tema 10: As e
Temperatura Efetiva
Os modelos vão ficando cada vez mais sofisticados, como nessa comparação de softwares que
simulam a transferência radiativa na atmosfera de uma estrela.
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
20 / 30
Tema 10: As e
Índice
1
Medidas diretas fundamentais
2
Medidas indiretas fundamentais
3
Classificação espectral
4
Bibliografia
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
21 / 30
Tema 10: As e
22 / 30
Tema 10: As e
Esquema de classificação espectral
Vários tipos diferentes de espectros estelares. É preciso classificá-los quanto à forma e
propriedades físicas.
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
Esquema de classificação espectral
Edward Charles Pickering contratou várias mulheres graduadas para analisarem e classificarem
catálogos de espectros estelares. Deste trabalho surgiu o Esquema Harvard de Classificação
estelar, usado até hoje. Foto de 13/05/1913.
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
23 / 30
Tema 10: As e
Esquema de classificação espectral
O: Azuis. Teff de 20 a 35 mil K. Linhas de HeII e ultravioleta forte.
B: Branco-azuladas. Teff = 15 mil K. Linhas de HeI. Exemplo: Rigel.
A: Brancas. Teff = 9000 mil K. Linhas de HI forte. Exemplo: Sírius.
F: Branco-amareladas. Teff = 7 mil K. Linhas de metais. Exemplo:
Procyon.
G: Amarelas. Teff = 5.5 mil K. Fortes linhas de metais e HI fraco. CaI (H e
K) fortes. Exemplo: Sol.
K: Alaranjadas. Teff = 4 mil K. Linhas metálicas dominantes. Contínuo
azul fraco. Exemplo: Aldebarã .
M: Vermelhas. Teff = 3 mil K. Bandas moleculares (TiO) muito fortes.
Exemplo: Betelgeuse.
Oh! Be a fine guy/girl, kiss me.
(Ó! Seja um(a) garoto(a) legal, beije-me).
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
24 / 30
Tema 10: As e
Esquema de classificação espectral
As classes espectrais refletem diferenças nos parâmetros físicos.
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
25 / 30
Tema 10: As e
Esquema de classificação espectral
As principais linhas espectrais mudam em cada
tipo de espectro. A temperatura é a principal
Identificação de algumas linhas no espectro de
razão.
Vega.
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
26 / 30
Tema 10: As e
Esquema de classificação espectral
Estrelas de tamanhos diferentes podem ter mesma temperatura.
Reflexo na:
▶
▶
Luminosidade: L = 4πR2 × σT4eff
Gravidade superficial: g = GM
R2
As luminosidades diferentes são medidas pela magnitude absoluta
A gravidade superficial é medida pela largura das linhas
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
27 / 30
Tema 10: As e
28 / 30
Tema 10: As e
Esquema de classificação espectral
Ia: Supergigantes superluminosas. Exemplo: Rigel (B8Ia).
Ib: Supergigantes. Exemplo: Betelgeuse (M2Iab).
II: Gigantes luminosas. Exemplo: Antares (MII).
III: Gigantes. Exemplo: Aldebarã (K5III).
IV: Subgigantes. Exemplo: Acrux (B1IV).
V: Anãs (seqüência principal). Exemplo: Sol (G2V).
Há um número quase infinito de outras classificações paralelas ou
complementares.
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
Índice
1
Medidas diretas fundamentais
2
Medidas indiretas fundamentais
3
Classificação espectral
4
Bibliografia
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral
29 / 30
Tema 10: As e
30 / 30
Tema 10: As e
Bibliografia
Fontes para estudo
O céu que nos envolve, capítulo 7
Curso de Astronomia do Prof. Steiner, aulas 20 a 22.
Várias seções em http://astro.if.ufrgs.br/
Curso de Astronomia, Auta & Joel, Aula 13
Alexandre Zabot
Astrofísica Geral